基于翻轉(zhuǎn)課堂的數(shù)控線切割技術(shù)教學(xué)模式新探

閆華軍 馬世博 劉玉忠 王偉 魯素玲

摘? 要：采用基于藍墨云平臺的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法，建立以學(xué)生為主體、老師為主導(dǎo)的教學(xué)模式。學(xué)生以任務(wù)為目標，課前自主地學(xué)習(xí)，課堂教學(xué)中積極交流、探討，在老師引導(dǎo)下，深入理解問題。在實踐環(huán)節(jié)開展線切割加工過程仿真模擬，學(xué)生學(xué)習(xí)模擬技巧并優(yōu)化加工路徑，形成3B程序;操作線切割機床，加工合格制件。該教學(xué)模式能夠有效培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，提高其理論水平和實踐應(yīng)用能力。

關(guān)鍵詞：任務(wù)驅(qū)動;數(shù)控加工;翻轉(zhuǎn)課堂;教學(xué)平臺;教學(xué)改革

作者簡介：閆華軍，博士，河北科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院副教授，主要研究方向為先進材料成型技術(shù)及應(yīng)用;馬世博、劉玉忠、王偉、魯素玲，河北科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院。（河北 石家莊 050018）

基金項目：本文系河北科技大學(xué)教育教學(xué)改革研究項目（項目編號：2018-YB010，2016-YB004）、河北省虛擬仿真實驗教學(xué)項目“材料成型及控制工程專業(yè)虛擬仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)”和“注塑成型工藝過程及典型缺陷分析虛擬仿真實驗”、河北省專業(yè)學(xué)位研究生教學(xué)案例庫建設(shè)項目（項目編號：KCJSZ2018070）的研究成果。

中圖分類號：G642? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? 文章編號：1671-0568（2019）12-0049-02

數(shù)控線切割是“模具制造工藝”課程中一種特種加工技術(shù)，主要涉及線切割原理、線切割分類、加工工藝、工藝參數(shù)特點、編程方法、線切割設(shè)備組成、設(shè)備操作方法等，是理論和實踐結(jié)合非常緊密一塊內(nèi)容，由于知識要點多、內(nèi)容散、原理很抽象、影響因素以及影響規(guī)律復(fù)雜，一直以來學(xué)生都認為該部分內(nèi)容非常難學(xué)。由于線切割設(shè)備比較便宜，學(xué)校購置線切割設(shè)備比較容易，而且線切割可加工復(fù)雜輪廓制件，其應(yīng)用比較廣泛，因此機械類專業(yè)大多開展線切割技術(shù)內(nèi)容，便于學(xué)生開展實踐操作，而進行線切割加工制造是培養(yǎng)學(xué)生動手操作能力、加強理論與實踐結(jié)合的重要途徑。

一、高校傳統(tǒng)課堂教學(xué)中存在的問題

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)是教師為主體的教學(xué)方法，教師和學(xué)生在教學(xué)中的地位，用“老師是演員、學(xué)生是觀眾”這個比喻非常恰當(dāng)。教師作為“演員”，要提前設(shè)計課程內(nèi)容、板書位置、多媒體制作、各環(huán)節(jié)安排等等，上課開始后，教師要把提前設(shè)計的內(nèi)容、授課方法都展示出來，站在講臺上對著枯燥的書本講解非常抽象的知識，采用板書和多媒體等教學(xué)方式強調(diào)著課程的重點和難點。近幾年來，雖然多媒體教學(xué)方法的應(yīng)用，在很大程度上能夠幫助學(xué)生形象地理解內(nèi)容，但是這種傳統(tǒng)的講課方式過于死板，教師的灌輸式講課方式不能充分調(diào)動學(xué)生的積極性，學(xué)生稍微有些不專心就跟不上教師的節(jié)奏，也來不及思考不懂的問題。教師按照教學(xué)進度，忙著把一節(jié)課新的知識內(nèi)容講完，很少能空出多余時間讓學(xué)生思考和討論，教師雖然想盡辦法把內(nèi)容講清楚，板書寫得很有條理，但學(xué)生的聽課效果很差。

高校傳統(tǒng)課堂教學(xué)中，學(xué)生只負責(zé)“聽課”，教師按照設(shè)定的節(jié)奏講課，學(xué)生遇到不理解的、沒興趣的也只能堅持，這種傳統(tǒng)教學(xué)方法不能很好地把學(xué)生注意力吸引過來，教學(xué)方式一直是以滿堂灌輸為主，學(xué)生上課不愿聽課。據(jù)調(diào)查，越來越多的學(xué)生反映對聽課沒有興趣。傳統(tǒng)教學(xué)方法的考核方式是試卷考核，試卷出的題目都是老師重點強調(diào)的內(nèi)容，方式也很固定。大多數(shù)學(xué)生平時沒有認真聽課，但只要在結(jié)課前一個月，通過各種方式了解一下老師的重要內(nèi)容，根據(jù)自己整理或者同學(xué)整理的“考試寶典”，死記硬背，考試時大多能夠輕松通過考核。上述情況顯示，目前的課堂教學(xué)模式和考核方式已經(jīng)嚴重限制了高校老師的教學(xué)水平和教學(xué)效果，因此高校教學(xué)模式需要大膽革新，改變“老師教、學(xué)生學(xué)”的固定模式，建立新的“以學(xué)生為主體、老師為主導(dǎo)”的教學(xué)新模式，通過先進的教學(xué)方法，吸引學(xué)生興趣，讓學(xué)生主動參與教學(xué)過程，主動學(xué)習(xí)知識內(nèi)容，實現(xiàn)對知識的理解和掌握。[1]

二、基于翻轉(zhuǎn)課堂的課堂教學(xué)模式流程

翻轉(zhuǎn)課堂是一種改變“老師教、學(xué)生學(xué)”固定模式的一種新型教學(xué)模式。采用先進的翻轉(zhuǎn)課堂的形式，老師提前布置任務(wù)和要求，把學(xué)習(xí)需要的資料共享在在線平臺，學(xué)生的學(xué)習(xí)突破了課堂授課的時空限制，學(xué)習(xí)知識由課堂內(nèi)轉(zhuǎn)變到課堂外，學(xué)習(xí)時間也不再統(tǒng)一，學(xué)生可以自由進入在線平臺學(xué)習(xí)，根據(jù)自身情況，自行選擇合適的學(xué)習(xí)方式開展學(xué)習(xí)，老師主要以滿足學(xué)生學(xué)習(xí)需求為目標，為學(xué)生學(xué)習(xí)服務(wù)，起到引導(dǎo)、輔助、解答、配合的作用。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法，以知識點為基本單元，讓學(xué)生主動參與教學(xué)活動，充分共享在線課堂中優(yōu)秀資源。翻轉(zhuǎn)課堂分為兩個主要階段，課堂外自學(xué)階段和課堂內(nèi)交流階段。

在課堂外自學(xué)階段，學(xué)生獲得任務(wù)、進行自學(xué)的階段。學(xué)生通過在線平臺和共享的優(yōu)質(zhì)資料自主進行學(xué)習(xí)，既是導(dǎo)演，又是演員，他們自主選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)方向、學(xué)習(xí)次數(shù)，提出學(xué)習(xí)問題。對于數(shù)控線切割內(nèi)容，老師可以選擇合適的教學(xué)平臺，比如選用在線課堂、藍墨云班課等教學(xué)平臺，把任務(wù)和教學(xué)資料都發(fā)布在學(xué)習(xí)平臺。老師可以把線切割原理、線切割工藝、參數(shù)影響、編程講解、加工實例等知識點制作成知識文件，發(fā)布到平臺上，這些知識點采用圖形、視頻、語音講解等方式形象地展示內(nèi)容，學(xué)生們學(xué)習(xí)起來更加靈活方便。老師還可以在平臺監(jiān)控學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，也可以在平臺交流區(qū)與學(xué)生互動答疑。該階段學(xué)生可以對知識有初步了解，增加了趣味性，學(xué)生們愿意主動學(xué)習(xí)。

在課堂內(nèi)交流階段，學(xué)生對知識深入理解，認識上升高度。課堂上老師引導(dǎo)學(xué)生進行討論，學(xué)生提出問題，把對線切割各部分知識的理解和疑問提出來，學(xué)生之間積極討論，達到對該知識點深入全面的認識。上課過程就是學(xué)生對知識深入理解、解決疑問、提升認識的過程，老師引導(dǎo)學(xué)生進行知識討論與交流，進行疑難問題解答，開展一對一輔導(dǎo)，使學(xué)生準確有效地掌握知識內(nèi)容。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式有效地提高了課堂教學(xué)質(zhì)量，激發(fā)學(xué)生主動探索、積極思考，提升了他們的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力。教學(xué)經(jīng)驗表明，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方法改變了教與學(xué)的關(guān)系，該模式下學(xué)生主動學(xué)，老師主動配合，并根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)情況進行答疑，查漏補缺。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法是先進教育的方向，可以做到因材施教，讓學(xué)生以自己為主體，積極主動地參與學(xué)習(xí)過程，從而達到良好的教學(xué)效果。

三、數(shù)控線切割實踐環(huán)節(jié)的建立及實施

數(shù)控線切割實踐部分也是很重要環(huán)節(jié)，在先進翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式下，學(xué)生掌握了理論知識，為實踐開展打好基礎(chǔ)。實踐部分包括開展線切割加工過程仿真模擬和實際機床操作兩項實踐內(nèi)容。

線切割加工過程仿真模擬是學(xué)生開展實踐過程的環(huán)節(jié)，老師教導(dǎo)學(xué)生采用先進的軟件進行線切割加工過程，該軟件是一種虛擬仿真加工過程的工具，運用模擬軟件，學(xué)生可以規(guī)劃工藝路線、設(shè)置刀具參數(shù)或工藝參數(shù)，生成加工軌跡，模擬加工過程。學(xué)生可以自行繪制圖形、編寫程序、完成模擬設(shè)置和模擬練習(xí)。[2]學(xué)生還可以學(xué)習(xí)如何打孔、穿絲、實現(xiàn)加工等，虛擬過程模擬實際加工過程，實現(xiàn)有效對接。目前市場上有的線切割加工仿真軟件，如CAXA或Camworks，他們操作都比較簡單，學(xué)生通過繪制切割的二維平面輪廓，選擇工藝參數(shù)，設(shè)定穿絲點、切入方式、切入點、回退點等，生成加工軌跡。仿真軟件還可以模擬鉬絲運行軌跡，學(xué)生從中可以觀察穿絲點、切入方式、切入點選取是否合適，形成的軌跡是否合理，通過設(shè)置修改參數(shù)，優(yōu)化加工路徑，最終生成3B程序。學(xué)生分析驗證程序，能夠增進對程序加工編制的認識。課堂學(xué)習(xí)中學(xué)生合作完成作業(yè)，實現(xiàn)對知識的深度理解。

在老師指導(dǎo)下，正確操作數(shù)控線切割機床，設(shè)置脈沖、間隙、電流、電壓等參數(shù)，穿絲、輸入3B程序，搖動手輪將電極絲輕碰工件，出現(xiàn)火花后，反向退出1mm左右，確定加工起點位置，最后點擊開始加工按鈕開始切割工件，加工結(jié)束后，取出工件，將其清洗。讓學(xué)生人人參與到實際操作中，邊學(xué)邊做，激發(fā)學(xué)生思考問題。[3]

參考文獻：

[1] 龐曉旭，韓建海，邱明，等.基于多樣化教學(xué)的控制工程基礎(chǔ)教學(xué)改革探討[J].中國教育技術(shù)裝備，2018，（12）： 89-91.

[2] 羅根云，徐紹娟. 數(shù)控仿真軟件應(yīng)用于教學(xué)中的思考[J].技術(shù)與市場，2015，（12）：362-364.

[3] 劉春玲，閆瑞濤，周忠寶，等.數(shù)控加工實訓(xùn)教學(xué)改革的探討[J].農(nóng)機使用與維修，2018，（11）： 65.

責(zé)任編輯? 陳? 玲